Alimentatori per Led.

Dalla qualità dell’alimentatore Ac/Dc per un sistema di illuminazione dipende l’efficienza dell’impianto di illuminazione Led!

Infatti, la correzione del fattore di potenza riveste un ruolo fondamentale all’interno dei dispositivi utilizzati per alimentare i Led.

Una  correzione attiva del fattore di potenza consente di eliminare le armoniche. Questo non è tuttavia l’unico motivo per cui gli utenti insistono su un buon fattore di potenza. I convertitori con un fattore di potenza scarso assorbono maggiore energia dalla rete e ne riflettono una parte. Ciò non significa necessariamente che abbiano un rendimento scarso, ma che parte della potenza viene indirizzata in direzione sbagliata.

Capita spesso perciò che gli utenti lo confondano con il rendimento di un alimentatore. È pertanto un errore comune ritenere che gli alimentatori con un fattore di potenza di 0,5 impieghino quasi il doppio della potenza degli alimentatori con un fattore pari a 0,95. In realtà non è proprio così.

L’illuminazione a led, per definizione é ritenuta la più economica in termini energetici e più duratura rispetto a tutti gli altri mezzi di illuminazione standard (incandescenza, neon o altri gas e vapori di metalli).

Per rendimento si intende la quantità di energia trasformata in luce misurabile rispetto all’energia assorbita.

In alcuni casi nelle caratteristiche dichiarate delle lampade a led commerciali l’energia totale assorbita viene chiamata “energia dissipata” ma é un’errore, l’energia dissipata é quella che non viene trasformata in luce (normalmente in calore) e deve essere più piccola possibile per avere un buon rendimento.

Per lampada a led si intende il gruppo di alimentazione + i led stessi, non é possibile fare confronti prendendo in considerazione i soli led come non é possibile considerare il solo tubo al neon senza il circuito di accensione.

Selezione dell’Alimentatore

La selezione del tipo di alimentatore per applicazioni di illuminazioni è basata su diversi fattori. In primo luogo, le considerazioni di carattere ambientale.

È l’applicazione per un uso interno o esterno?

L’alimentazione deve essere water-proof o avere un grado specifico di protezione?

L’alimentatore dovrà utilizzare un raffreddamento a conduzione o solo un raffreddamento per convezione?

Qual è la potenza complessiva richiesta?

Un’unica illuminazione può richiedere solo una piccola quantità di energia, ma un sistema complesso può avere bisogno di alimentazione che fornisca centinaia di Watt.

Inoltre, ci sono altre caratteristiche richieste? Ad esempio, viene richiesto che l’alimentatore lavori semplicemente in modalità con tensione costante o corrente costante? È richiesta una possibile attenuazione della luminosità?

Dal punto di vista della regolamentazione, il sistema nel suo complesso deve mantenere entro certi limiti le correnti armoniche?

Bisognerà adeguarsi alle norme di sicurezza per l’illuminazione o un alimentatore ITE è adatto?

In questi tempi di risparmio energetico, quanto efficiente deve essere l’alimentatore? Bisogna mantenere questo livello di efficienza con qualsiasi alimentazione in ingresso quando le luci sono spente?

Norme di sicurezza

Ci sono varie norme che si applicano ai sistemi di illuminazione.

A livello internazionale vi è la Iegge 61347 Parte 1 che comprende i requisiti generali di sicurezza dei dispositivi di controllo per lampade e la parte 2 sezione 13, che si applica sorgente di alimentazione dei moduli Led, gli Stati Uniti si ha la UL8750 e in Europa la En61347 che corrisponde alla Iec per i paragrafi elencati prima.

Le correnti armoniche

Nelle applicazioni per illuminazione, in genere, si richiedono che le corrente armoniche prodotte soddisfino i requisiti della En61000-3-2, in cui la classificazione dei dispositivi per illuminazione è la classe C. All’interno di questa classe ci sono una serie di limiti con una potenza attiva di ingresso al di sopra di 25 W e altri limiti se è uguale o inferiore ai 25 W. Tuttavia, la norma per 25 W e inferiori si riferisce in particolare solo con l’illuminazione a scarica. Per soddisfare i limiti per le potenze al di sopra dei 25 W si usa generalmente una correzione del fattore di potenza e, siccome i limiti sono calcolati come percentuale della fondamentale e non come valore assoluto in ampere, è quindi preferibile usare un alimentatore progettato specificamente per le applicazioni per illuminazione piuttosto che un alimentatore di tipo ITE. Tuttavia, un alimentatore ITE probabilmente soddisfa i limiti perché il carico di illuminazione è superiore al 40-50% del carico massimo dell’alimentatore.

Un esempio di alimentatore appositamente progettato per l’illuminazione a Led è la serie DLE di XP Power con protezione IP67.

La gamma comprende i modelli da 15, 25, 35 e 60 Watt ed è conforme alle specifiche di sicurezza EN61347 e UL8750.

La configurazione dei Led
Alcune applicazioni possono utilizzare un solo singolo Led. La potenza utilizzata da questo sarà in genere all’incirca 1 W con una tensione diretta di 2-3 V e corrente intorno ai 350 mA. Anche se questo produrrà una sorgente di luce, è più probabile che i Led vengono utilizzati in una matrice di qualche tipo all’interno di una o un gruppo di lampade per avere una sorgente più luminosa e con una luce più uniforme possibile.

I Led saranno generalmente disposti in una delle quattro possibili configurazioni.

Il posizionamento dei Led in una configurazione serie, parallelo o matrice (combinazione di serie e parallelo) consente loro di essere pilotati da una singola alimentazione.

La quarta configurazione utilizza più canali che richiedono una alimentazione multipla.

• Configurazione serie – In questa configurazione i singoli Led sono disposti in serie. Questo offre il vantaggio che la stessa corrente passa in ognuno e quindi si ha la stessa luminosità emessa. Un altro vantaggio è che, se un Led si guasta provocando un corto circuito, gli altri Led rimangono accesi. Uno svantaggio, però, è che se un Led guasto crea un circuito aperto, il flusso di corrente viene interrotto e tutti gli altri Led si spengono. Un ulteriore svantaggio è dovuto al fatto che, se sono necessari molti Led per produrre la quantità di luce voluta, si sommano le tensioni dirette ai Led così da richiedere di un alimentatore con una tensione di uscita molto alta.
• Configurazione in parallelo – Se collegati in parallelo, i Led possono ancora essere disposti in due o più stringhe di Led in serie. Il vantaggio è che per lo stesso numero di Led, cioè per avere la stessa luminosità, l’alimentazione potrebbe avere una tensione di uscita inferiore questo perché in ogni stringa si ha un numero inferiore di Led. Un altro vantaggio è che se uno dei Led si guasta provocando un circuito aperto in una delle serie, le altre stringhe continuano a funzionare e l’apparecchio può ancora produrre luce anche se ad una luminosità ridotta. Lo svantaggio è che la corrente di ogni serie non può essere controllata con precisione da una singola alimentazione questo perché possono esserci piccole differenze di tensioni diretta presenti in ogni serie di Led, può quindi essere necessario un dispositivo di bilanciamento della corrente in ciascuna stringa che potrebbe però ridurre l’efficienza complessiva.
• Configurazione a matrice – In un layout a matrice, i Led possono essere disposti in un modo simile a quello della configurazione parallela ma con collegamenti tra ogni modulo Led di una serie e l’altro. Il maggior vantaggio di questa configurazione è che se un singolo Led guastandosi diventa circuito aperto, vi è ancora un percorso per la corrente di fluire attraverso tutti gli altri Led in quella stringa, anche se la luce emessa in quella serie sarà leggermente minore. Lo svantaggio principale è che è più difficile da controllare la corrente in ogni serie non potendo utilizzare un dispositivo per bilanciare la corrente. Ciò significa che i Led utilizzati devono avere tensione diretta estremamente simile e questo può portare a costi aggiuntivi.
• Configurazione dei canali multipli – Usando questo approccio, i Led sono disposti in serie in più stringhe con un sistema analogo alle configurazioni in parallelo e a matrice. Questo ha il vantaggio che la tensione totale di ogni stringa può essere ridotta per avere la luminosità richiesta e, siccome ogni stringa ha un alimentazione individuale, il guasto di una qualsiasi stringa non influenzerà le altre in alcun modo. Uno svantaggio è che l’alimentatore sarà più costoso, in quanto ogni stringa utilizza una singola uscita, tuttavia questo consente maggiore flessibilità nelle applicazioni in cui la luminosità di una serie di Led deve essere diversa dalle altre o dove è richiesta una regolazione individuale dell’intensità della luce emessa di ogni stringa.